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[導(dǎo)讀]隨著能源的日益緊張,電子系統(tǒng)對于能效方面的要求也逐步提高,尤其是對于電池供電系統(tǒng),其對功耗的要求更為苛刻。隨著手機、MP3/4等多媒體便攜設(shè)備的普及,音頻功放已經(jīng)成為音頻部分的標(biāo)準(zhǔn)配置。無論是系統(tǒng)工程師還是

隨著能源的日益緊張,電子系統(tǒng)對于能效方面的要求也逐步提高,尤其是對于電池供電系統(tǒng),其對功耗的要求更為苛刻。隨著手機、MP3/4等多媒體便攜設(shè)備的普及,音頻功放已經(jīng)成為音頻部分的標(biāo)準(zhǔn)配置。無論是系統(tǒng)工程師還是最終用戶都已經(jīng)不再滿足于響亮地播放個性化的音樂,繼而對音頻功放提出了更高的要求:消耗更少的電流以延長電池的使用時間,在整個音頻范圍內(nèi)提供完美音質(zhì),良好的射頻抑制能力減小電流聲,穩(wěn)定的輸出功率以確保揚聲器不受損壞。


未來,市場對于高效率的D類功率放大器的需求會逐步增加,D類放大器在便攜設(shè)備中的應(yīng)用具有非常廣闊的前景。根據(jù)市場調(diào)研機構(gòu)Gartner的報告:D類放大器在2006年至2011年之間的復(fù)合年成長率將達(dá)15.6%,從3.34億美元成長至6.88億美元,主要的成長動力來自便攜式裝置及空間受限的消費性電子產(chǎn)品,手機市場是重要的增長點。


本文介紹上海貝嶺開發(fā)出的一款高效D類音頻功放BL6311,該產(chǎn)品應(yīng)用在手機等便攜式設(shè)備上,只需很少的外圍元件就可以提供一個完美的解決方案。


BL6311應(yīng)用原理圖


便攜設(shè)備對音頻功放的要求是體積小、外圍電路簡單。BL6311可按照系統(tǒng)要求配置成單端輸入(圖1)和差分輸入(圖2)兩種使用方式。

圖1 BL6311單端輸入應(yīng)用原理圖

圖2 BL6311差分輸入應(yīng)用原理圖

BL6311的特點


1、高效節(jié)能


D類放大器與線形放大器(A類、B類、AB類)相比,在功效上有很大優(yōu)勢。對線形放大器而言,偏置元件和輸出管的線形工作方式會損耗大量功率,而D類放大器的輸出管工作在開關(guān)狀態(tài),功耗主要來自輸出管的導(dǎo)通阻抗、開關(guān)損耗以及靜態(tài)電流,效率可達(dá)90%,無需散熱,從而延長了便攜設(shè)備的電池使用時間和壽命。


2、RF噪聲抑制


手機、個人數(shù)字助理 (PDA) 和其它便攜式通信設(shè)備常常在條件惡劣而且噪聲相當(dāng)大的環(huán)境下工作,對于沒有解決RF干擾的音頻放大器,會將RF載波信息解調(diào)到音頻頻帶,這樣在揚聲器的輸出端就會產(chǎn)生不希望出現(xiàn)的電流聲。射頻信號會耦合到放大器的電源,輸入端以及輸出端,放大器良好的PSRR和CMRR可以降低對系統(tǒng)PCB和結(jié)構(gòu)的要求,將電流聲最小化,保證設(shè)備正常工作。一般10mV的輸出可以被人耳感覺到,而如圖3所示,當(dāng)電源電壓(VDD)上疊加了500mV的GSM信號,BL6311的輸出端(Vo)仍然得到了良好地抑制。

圖3 BL6311對電源端耦合進(jìn)來的GSM信號具有抑制作用。


3、極低的失真和噪聲


對于音頻功放而言,雖然所有的測試指標(biāo)都是以正弦波來衡量的,最終的評判者還是優(yōu)美流暢的音樂。優(yōu)美的音色取決于較小的諧波失真和噪聲,理想的D類功放沒有失真,在可聽波段沒有噪音且效率滿足100%。然而,實際的D類功放并不完美,會有失真和噪音,這是由于D類功放產(chǎn)生的失真開關(guān)波形造成的,原因有以下幾點:


> PWM調(diào)制器由于采樣頻率限制和時間抖動而導(dǎo)致PWM信號的非線性;

> 功率驅(qū)動管的死區(qū)時間,導(dǎo)通時間,關(guān)斷時間,上升下降時間等;

> 開關(guān)器件上的非理想特征,如導(dǎo)通電阻,有限的開關(guān)速度及體二極管特征等;

> 寄生的雜散參數(shù)導(dǎo)致過度邊緣的震蕩;

> 輸出低通濾波器的非線性。

圖4 BL6311 THDN vs Frequency

BL6311很好地解決了上述問題。圖4為THDN的掃頻曲線,由此可見,BL6311在整個音頻范圍內(nèi)具有較低的失真度,可以滿足便攜設(shè)備對音質(zhì)的要求。


由于BL6311具有高效率、低失真度以及較強的RF噪聲抑制能力,因而特別適合手機等便攜產(chǎn)品的應(yīng)用。圖5是BL6311在手機中的應(yīng)用方案框圖。


圖5 BL6311在手機中的應(yīng)用方案。

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